ALGORYTM OBLICZEŃ POŁĄCZENIA SWORZNIOWEGO PASOWANEGO LUŹNO.

1. Wyliczenie średnicy rdzenia śruby, obciążoną osiową siłą rozciągającą.

Na podstawie dobranego materiału śruby oczkowej St6 i podanej wartości obciążenia 25 [kN] wyliczam na podstawie wzoru:

gdzie:

• σ_r - naprężenia rozciągające,

• Q - siła obciążająca,

• S - przekrój śruby,

• d₃ - średnica rdzenia śruby,

• k_r - dopuszczalne naprężenia na rozciąganie.

Minimalną średnicę rdzenia śruby, która wynosi d₃= 14,125 mm

2. Dobieram na podstawie PN-77/M-82425 gwint metryczny M 18 , dla którego średnica rdzenia śruby wynosi 14.712mm .

3. Sprawdzenie wytrzymałości oczka śruby z warunku na rozciąganie.

Na podstawie warunku:

gdzie:

• σ_r - naprężenia rozciągające,

• Q - siła obciążająca,

• A - przekrój oczka śruby,

• k_r - dopuszczalne naprężenia na rozciąganie,

• s - szerokość oczka śruby,

• D₁ - średnica zewnętrzna oczka śruby,

• d_o - średnica wewnętrzna oczka śruby

Sprawdzam czy oczko śruby wytrzyma obciążenie wywołane siłą rozciągającą.

δ_r=82.24MPa < k_r = 160 MPa

Warunek został spełniony, więc pozostaję przy dobranej śrubie oczkowej.

4. Na podstawie PN-77/M-82425 dobieram parametry śruby oczkowej:

- całkowita długość śruby l = 75 mm

Dobrana śruba oczkowa to M 18 x 75 - 5.8 - I - F8

Dane śruby oczkowej:

d = M 18

D₁ =32mm

d₀ = 16 mm

I = 75 mm

b = 42 mm

s = 19 mm

Do dobranej śruby oczkowej na podstawie PN-90/M-83002 dobieram:

- długość sworznia z łbem walcowym l = 32 mm.

Dobrany sworzeń z łbem walcowym to: B 16 x 32 / 26 x 6.

Dane sworznia:

d = 16 mm

d₁ = 4 mm

D = 25 mm

k = 5 mm

l = 32 mm

l₂ = 6 mm

5. Sprawdzenie wytrzymałości sworznia z warunku na zginanie.

Schemat obciążenia sworznia.

Sworzeń wykonany ze stali St6 pasowany jest luźno i dlatego należy go sprawdzić z warunku na zginanie:

gdzie:

• σ_g - naprężenia zginające,

• M_g - moment zginający,

• W_x - wskaźnik wytrzymałości przekroju na zginanie,

• k_g - dopuszczalne naprężenia na zginanie.

σ_g = 312.8MPa < k_g = 195MPa

Warunek na zginanie nie został spełniony.

Ponieważ warunek wytrzymałościowy sworznia na zginanie nie został spełniony, przyjmuję kolejny sworzeń: B 22 i ponownie sprawdzam według warunku na zginanie

σ_g = 187.8MPa < k_g = 195 MPa

• Sworzeń wykonany ze stali St6 należy również sprawdzić z warunku na naciski powierzchniowe:

• między sworzniem a piastą śruby

p = 37.88MPa < k = 96 MPa

• w piastach widełek

p = 33.42MPa < k = 96 MPa

gdzie:

• p - wartość nacisków powierzchniowych,

• Q - siła obciążająca,

• k_o - dopuszczalne naprężenia na naciski powierzchniowe

Warunki na naciski powierzchniowe zostały spełnione.

Biorąc pod uwagę wymiary widełek przyjmuję, że długość sworznia będzie wynosiła: 80 mm.

Dobrany sworzeń z łbem walcowym to: B 22 x 80 / 68 x 12

Ponownie na podstawie PN-77/M-82425 dobieram parametry śruby oczkowej M 27:

• całkowita długość śruby l = 90 mm

Dobrana śruba oczkowa to: M 27 x 90 - 5,8 - l - F8

• 
  Sprawdzenie wytrzymałości nakrętki.

gdzie:

• σ_r - naprężenia rozciągające,

• Q - siła obciążająca,

• A - przekrój nakrętki,

• k_r - dopuszczalne naprężenia na rozciąganie,

• D_z - średnica zewnętrzna nakrętki,

• d - średnica wewnętrzna nakrętki.

Ze względów konstrukcyjnych przyjmuję, że zewnętrzna nakrętki będzie dwukrotnie większa od średnicy śruby oczkowej D_z = 55 mm .

Sprawdzam wytrzymałość nakrętki wykonanej ze stali St4S :

σ_s = 26MPa < k_r = 130 MPa

Warunek został spełniony więc pozostaję przy dobranych wymiarach nakrętki. Przyjmuję wysokość nakrętki h = 80 mm.

• 
  Obliczenie wysokości spoiny.

gdzie:

• τ_t - naprężenia ścinające,

• Q - siła obciążająca,

• S - przekrój spoiny,

• a - grubość spoiny,

• l - długość spoiny,

• D_z - średnica zewnętrzna nakrętki,

• k_t' - dopuszczalne naprężenia na ścinanie dla spoiny.

h = 3.760mm

Przyjmuję wysokość spoiny: h = 4 mm.

• Korzystając z warunku na rozciąganie sprawdzam wytrzymałość:

• 
  piasty widełek

σ_s = 26.26MPa < k_r = 130 MPa

• 
  ucha widełek

σ_s = 33.06MPa < k_r = 130 MPa

gdzie:

• σ_r - naprężenia rozciągające,

• Q - siła obciążająca,

• A₁ - przekrój piasty widełek,

• A₂ - przekrój ucha widełek,

• k_r - dopuszczalne naprężenia na rozciąganie.

Warunki wytrzymałościowe zostały spełnione.

Dla dobranego sworznia dobieram:

- na podstawie PN-90/M-82004 PODKŁADKĘ 22 x 4

- na podstawie PN-76/M-82001 ZAWLECZKĘ S - Zn 5 x 36

Ponieważ założenia konstrukcyjne zakładają, że połączenie sworzniowe ma być luźne zakładam rodzaj pasowania między sworzniem a śrubą oczkową i piastami:

 20 F8/h6

powyższy zapis oznacza pasowanie części o powierzchniach obrotowych wykonanych wg zasad stałego wałka dający połączenie ruchome ( obrotowe zwykłe ):

Wartości odchyłek:

Wyniki

PASOWANIE: luźne

WARTOŚĆ OBCIĄŻENIA: 25 [kN]

ŚRUBA OCZKOWA: M 27 x 90 - 5.8 - I - F8

MATERIAŁ: St6

PODSTAWOWE DANE:

D₁= 46 mm, d₀= 22 mm, I= 90 mm, b= 60 mm, s= 30 mm

SWORZEŃ Z ŁBEM WALCOWYM: B 22 X 80 / 68 X 12

MATERIAŁ: St6

PODSTAWOWE DANE:

d= 22 mm, d₁= 5 mm, D= 33 mm, k= 6 mm, l= 80 mm, l₂= 12 mm

NAKRĘTKA:

MATERIAŁ: St4S

PODSTAWOWE DANE:

d_z= 55 mm, h= 80 mm

WIDEŁKI:

MATERIAŁ: St4S

PODSTAWOWE DANE:

d= 22 mm, D= 50 mm, g= 27 mm, l₂= 17 mm

PODKŁADKA: 22 X 4

ZAWLECZKA: S - Zn 5 X 36

---